1、第2章 建筑材料的基本性質(zhì)2.1建筑材料的基本物理性質(zhì)教學(xué)目的：理解材料的物理性質(zhì)；掌握材料的主要物理性質(zhì)的含義、影響因素。重點(diǎn)難點(diǎn)：基本物理參數(shù)的表達(dá)式； 主要內(nèi)容：2.1.1材料的密度、表觀密度與堆積密度一 密度 材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位實(shí)體體積的干質(zhì)量。式中： 密度，gcm3； m 材料在干燥狀態(tài)的質(zhì)量，g； V 材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3。 為了測(cè)得一些含孔材料的體積，應(yīng)將材料磨細(xì)，除去空隙，干燥后。用李氏瓶測(cè)體積。材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密度值就越精確。二 表觀密度材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中：0表觀密度，kgm3； m 材料的質(zhì)量，kg； V0材料在自然狀態(tài)下的

2、外形體積，m3。一般指整塊材料。三 堆積密度材料為散粒或粉狀，如砂、石子、水泥等，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中： 材料的堆積密度，kgm3； m 材料的質(zhì)量，kg； 材料的自然(松散)堆積體積(包括材料顆粒體積和顆粒之間空隙的體積)，m3。思考：看表2-1 理解密度、表觀密度、堆積密度的區(qū)別。2.1.2材料的密實(shí)度與孔隙率一 密實(shí)度材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。按下式計(jì)算：二 孔隙率材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。按下式計(jì)算：孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。2.1.3材料的填充度與空隙率一 填充率粉狀或顆粒狀材料在某堆積體積內(nèi)，被其顆粒填充的程度。按下式計(jì)算：二 空隙

3、率散粒材料顆粒間空隙體積占整個(gè)堆積體積的百分率。按下式計(jì)算：%空隙率的大小直接反映了散裝顆粒的顆粒之間相互填充的致密程度。思考：孔隙率與空隙率的區(qū)別？2.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)教學(xué)目的：理解材料與水有關(guān)性質(zhì)；掌握材料與水有關(guān)性質(zhì)的含義、影響因素。重點(diǎn)難點(diǎn)：與水有關(guān)的物理性質(zhì)的反映意義。主要內(nèi)容：一 親水性與憎水性：水可以在材料表面鋪展開,即材料表面可以被水浸潤(rùn),此種性質(zhì)稱為親水性,具備此種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。若水不能在材料表面上鋪展開, 即不能被浸潤(rùn)，則稱為憎水性，該材料稱為憎水性材料。親水性材料：潤(rùn)濕角90° 水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力憎水性材料：潤(rùn)濕角90

4、6; 水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力含毛細(xì)孔的親水性材料可自動(dòng)將水吸入孔隙內(nèi)。大多數(shù)建筑材料屬于親水性材料。孔隙率較小的親水性材料仍可做防水或防潮材料使用,如混凝土、砂漿等。二 吸水性 吸水性是材料吸收水分的性質(zhì),用材料在吸水飽和狀態(tài)下的吸水率來(lái)表示。分有質(zhì)量吸水率(所吸收水的質(zhì)量占絕干材料質(zhì)量的百分率)、體積吸水率(所吸收水的體積占自然狀態(tài)下材料體積的百分率),計(jì)算式分別如下： % % 其中Wm材料的質(zhì)量吸水率，%；m1材料吸水飽和后的質(zhì)量，g； m材料烘干至恒量的質(zhì)量，g；Wv材料的體積吸水率，%；Vw材料吸水飽和后的體積，cm3；V0干燥狀態(tài)在自然狀態(tài)下的體積，cm3；w水的密度

5、，g/cm3;二者的關(guān)系為： . 吸水率主要與材料的開口孔隙率、親水性與憎水性等有關(guān)。三 吸濕性 吸濕性是材料在空氣中吸收水蒸汽的性質(zhì)，用含水率表示。即材料中所含水的質(zhì)量與材料絕干質(zhì)量的百分比稱為含水率。材料吸濕或干燥至與空氣濕度相平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。建筑材料在正常使用狀態(tài)下,均處平衡含水狀態(tài)。計(jì)算式分別如下：式中：W含材料的含水率，%；m含材料含水時(shí)的質(zhì)量，g；m材料烘干至恒量時(shí)的質(zhì)量，g。 吸濕性主要與材料的組成、微細(xì)孔隙的含量及材料的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。材料吸水或吸濕后,可削弱內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力,引起強(qiáng)度下降。同時(shí)也使材料的表觀密度、導(dǎo)熱性增加,幾何尺寸略有增加,使材料的保溫性、吸聲

6、性下降,并使材料受到的凍害、腐蝕等加劇。由此可見含水使材料的絕大多數(shù)性質(zhì)變差。思考：吸水性和吸濕性兩個(gè)概念的區(qū)別四 耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下,保持其原有性質(zhì)的能力。 對(duì)于結(jié)構(gòu)材料,耐水性主要指強(qiáng)度,對(duì)裝飾材料則主要指顏色的變化、是否起泡、起層等,即材料不同,耐水性表示方法也不同。對(duì)于結(jié)構(gòu)材料,用軟化系數(shù)()來(lái)表示,計(jì)算式如下。 材料的軟化系數(shù)=01.0，>0.85的稱為耐水性材料。長(zhǎng)期處于潮濕或經(jīng)常遇水的結(jié)構(gòu),需選用>0.75的材料,重要結(jié)構(gòu)需選用>0.85的材料。材料的耐水性主要與其組成成分在水中的溶解度和材料的孔隙率有關(guān)。溶解度很小或不溶的材料,則軟化系數(shù)()一般較大。

7、若材料可微溶于水且含有較大的孔隙率,則其軟化系數(shù)()較小或很小。五 抗?jié)B性：抗?jié)B性是材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。常用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示,即材料所能抵抗的最大水壓力。材料的抗?jié)B性與其內(nèi)部的孔隙率,特別是開口孔隙率有關(guān),與材料的親、憎水性也有一定關(guān)系。六 抗凍性：材料抵抗凍融循環(huán)作用,保持其原有性質(zhì)的能力。對(duì)結(jié)構(gòu)材料主要指保持強(qiáng)度的能力,并多以抗凍等級(jí)來(lái)表示。即以材料在吸水飽和狀態(tài)下(最不利狀態(tài))所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示。2.3材料的力學(xué)性質(zhì)教學(xué)目的：理解材料有關(guān)主要力學(xué)性質(zhì)的表示方法和反映意義；周圍環(huán)境因素的作用形式；掌握材料主要力學(xué)性質(zhì)的表示方法和反映意義；重點(diǎn)難點(diǎn)：材料主要力學(xué)性質(zhì)的表示方

8、法和反映意義； 主要內(nèi)容：2.3.1材料的強(qiáng)度1）材料的強(qiáng)度強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。n 根據(jù)外力作用形式不同，材料強(qiáng)度主要有抗拉、抗壓、抗彎及抗剪強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)2）強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)材料極限強(qiáng)度的大小，把材料劃分為若干不同的等級(jí)，稱為材料的強(qiáng)度等級(jí)；材料強(qiáng)度等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)：a)脆性材料主要根據(jù)其抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，如混凝土、水泥、粘土磚等；例：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)劃分為14級(jí)： C15，C20C80b)塑性材料主要根據(jù)其抗拉強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，如鋼材等；3)比強(qiáng)度比強(qiáng)度：是指材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值；比強(qiáng)度的意義：（1）衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)；（2）選用比強(qiáng)度高的材

9、料或者提高材料的比強(qiáng)度，對(duì)大跨度、高高度建筑十分有利；普通混凝土、低碳鋼、松木的比強(qiáng)度分別為0.012，0.053，0.069；2.3.2材料的變形性質(zhì)1）彈性、塑性彈性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，能完全恢復(fù)原形狀的性質(zhì)。 塑性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì) 在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量E為常數(shù)，其值等于應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)，E越大材料越不易變形。2）脆性、韌性脆性：是指材料在外力作用下，直到破壞前無(wú)明顯的塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)，稱為脆性，如玻璃、混凝土、水泥等；脆性材料抗壓強(qiáng)度非常高，常

10、用作承壓構(gòu)件。如：砼、磚、石、玻璃、陶瓷等韌性：是指材料在沖擊或震動(dòng)荷載的作用下，能吸收較大能量，并產(chǎn)生較大變形而不發(fā)生破壞的性質(zhì)，稱為韌性。如鋼材、木材、橡膠等；補(bǔ)充內(nèi)容：3）徐變：在長(zhǎng)期荷載作用下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而慢慢增加的變形4）材料的硬度與耐磨性硬度：指材料表面抵抗其他較硬物體壓入或刻劃的能力耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力一般材料的硬度越大。耐磨性越好。河2.4材料的熱工性質(zhì)教學(xué)目的：了解導(dǎo)熱性的影響因素，知道一般情況下各種材料的導(dǎo)熱性能。重點(diǎn)難點(diǎn)： 無(wú)主要內(nèi)容：2.4.1 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性：是指材料兩面存在溫差時(shí)，熱量能從材料的一面?zhèn)鲗?dǎo)到另一面的性質(zhì)。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示。導(dǎo)熱系數(shù)：是指

11、在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K,°C）,在1秒內(nèi)，通過(guò)1平方米面積傳遞的熱量，用表示，單位為瓦/米·度（W/m·K,此處的K可用代替）。單位厚度的材料，兩面溫差為1K時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。式中：-導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K);Q-傳導(dǎo)的熱量，J；A-熱傳導(dǎo)面積，m2；-材料的厚度，m；t-熱傳導(dǎo)時(shí)間，s；T2-T1-材料兩側(cè)溫差，K。材料導(dǎo)熱系數(shù)越小，絕熱性能越好。導(dǎo)熱系數(shù)影響因素：物質(zhì)構(gòu)成、密實(shí)程度、含水率、溫度等通常情況下：金屬材料的導(dǎo)熱性最大，無(wú)機(jī)非金屬材料次之，有機(jī)材料最小。相同組成時(shí)，晶體材料比非晶態(tài)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大些；

12、密實(shí)性大（材料表觀密度大，孔隙率小，孔少）的材料，導(dǎo)熱系數(shù)也大；孔隙率相同時(shí)，具有微細(xì)孔構(gòu)造的材料（均勻分散的封閉氣孔），導(dǎo)熱系數(shù)小；孔大且聯(lián)通的易發(fā)生對(duì)流傳熱，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)大；材料含水或含冰時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)明顯增大。材料在高溫的導(dǎo)熱系數(shù)比常溫大。2.4.2熱容量熱容量：是指材料受熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。衡量材料熱容量的指標(biāo)是比熱容。比熱容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的材料溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量。Q材料吸收或放出的熱量，kJ；C-材料的比熱容，kJ/(Kg·K)m-材料的質(zhì)量，kg；T2-T1-材料受熱或冷卻前后的溫差，K；C·m-材料的熱容量，kJ/K。熱容量的意義

13、：穩(wěn)定建筑物內(nèi)部溫度，能在熱流變動(dòng)或采暖設(shè)備供熱不均勻時(shí)，緩和室內(nèi)溫度的波動(dòng)，材料的熱容量越大，建筑屋內(nèi)的溫度越穩(wěn)定。思考：為什么新建房屋冬季感覺特別冷？思考：圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇什么樣的的建筑材料？ 應(yīng)選擇熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料補(bǔ)充內(nèi)容：2.4.3耐燃性耐燃性：是指材料對(duì)火焰和高溫的抵抗能力，是影響建筑物防火、建筑結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)的一項(xiàng)因素。由此出發(fā)，可把建筑材料的分三類：非燃燒材料難燃燒材料可燃燒材料2.4.4溫度變形性能 指材料溫度升高或降低時(shí)，材料的體積變化。對(duì)多數(shù)材料來(lái)說(shuō)，溫度變形特性都是熱脹冷縮。該性能在工程中的應(yīng)用：在修筑道路、橋梁以及其它一些長(zhǎng)度較大的建筑物、構(gòu)筑物時(shí)，要設(shè)溫度縫。對(duì)

14、于溫度變形要求嚴(yán)格的工程，應(yīng)選擇溫度變性不敏感的材料。南2.5材料的耐久性教學(xué)目的：了解影響耐久性的內(nèi)外因素重點(diǎn)難點(diǎn)： 無(wú)主要內(nèi)容：1、概念：材料的耐久性耐久性：在環(huán)境的多種因素作用下，能經(jīng)久不變質(zhì)、不破壞，長(zhǎng)久保持其性能的性質(zhì)。2、影響耐久性的因素：（1）內(nèi)在因素：內(nèi)在因素主要包括材料的化學(xué)成分或組成性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造性質(zhì)。材料的成分或組分易溶于水或其他液體，或易于其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，材料的耐水性、耐蝕性較差；無(wú)機(jī)礦物質(zhì)脆性材料在溫度劇變時(shí)，耐極冷極熱性較差；晶體材料較同組成的非晶體材料的化學(xué)穩(wěn)定性高；含不飽和健的（雙健或三健）的有機(jī)材料，抗老化性較差；構(gòu)造為開口貫通且孔隙率較大的材料，耐久性通常較差；密實(shí)性較大的材料，耐久性通常較好。（2）外在因素：物理作用：干濕變化、溫度變